PERUBAHAN FISIOLOGI DAN KLOROFIL SELAMA PROSES PEMASAKAN BUAH SERTA HUBUNGANNYA DENGAN VIABILITAS, BENIH JAnAK PAGAR (Jatropha curcas L.

r

Makalah Posler: Perubahan Fisiologi, Klorofil, Proses Pemasakan Buah, Viabililas Benih Jarak Pagar

PERUBAHAN FISIOLOGI DAN KLOROFIL SELAMA PROSES

PEMASAKAN BUAH SERTA HUBUNGANNYA DENGAN VIABILITAS,

BENIH JAnAK PAGAR (Jatropha curcas L.)

Hasanuddin, Endang Murniati, dan Eny Widajati

FakuItas Pertanian Institut Peltanian Bogar, Bogor

ABSTRAK

Pertumbuhan bibit yang baik ditentukan oleh mutu benih yang digunakan, salah satu faktor yang menentukan mutu benih adalah tingkat kemasakan benih saat panen. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perubahan fisiologi dan klorofil selama proses pemasakan benih dan mencari tolok ukur yang cepat sebagai indikator untuk menentukan tingkat masak fisiologi benih. Penelitian dilakukan pad a bulan Juni-Oktober 2008 di Laboratorium I1mu dan Teknologi Benih dan Laboratorium RGCI, lnstitut Pertanian Bogor. Penelitian dilaksanakan dengan menggunakan rancangan acak kelompok (RAK) dengan 5 perlakuan tingkat kemasakan dan 3 ulangan. Perlakuan 5 tingkat kemasakan benih IP-I P da-ri Pakuwon dipanen berdasarkan hada-ri setelah anthesis (HSA), yaitu (1) buah berwarna hijau tua (42 HSA), (2) buah ber-warna hijau kekuningan (47 HSA), (3) buah berber-warna kuning penuh (52 HSA), (4) buah berber-warna kuning kecokelatan (57 HSA), dan (5) buah berwarna cokelat kehitaman (62 HSA). Hasil penelitian menunjukkan bahwa masak fisiologi benih jarak pagar IP-l P tercapai pada tingkat kemasakan 57 HSA dengan kriteria warna kulit buah kuning kecokelatan, kulit buah tidak keras, mudah dibuka dengan tangan, dan biji bewarna hitam. Masak fisiologi pada 57 HSA didukung dengan maksimumnya nilai berat kering benih (BKB), daya berkecambah (DB), kecepatan tumbuh (KCT), dan first

count germination (FCG), serta minimumnya nilai klorofil dan kadar air benih. Terdapat hubungan negatifyang erat an-tara total klorofil benih dengan nilai daya berkecambah, kecepatan tumbuh, danjirst count germination.

Kata kunci: Jarak pagar, Jatropha curcas L., tingkat kemasakan, masak fisiologi, klorofil

PHYSIOLOGICAL CHANGES DURING FRUIT RIPENING PROCESS AND THEIR

RELATION TO VIABILITY OF PHYSIC NUT SEED

ABSTRACT

Optimum growth of seedlings depends on the quality of seeds. The quality was affected by ripening stage of the seed during harvesting. This study aimed to find out the physiological and chlorophyll changes during fruit ripening process and to verify a fast measuring standard as an indicator of physiological ripening level of physic nut seed. The study was conducted from June-October 2008 in the Laboratory of Seed Science and Technology and the Laboratory of RGCI, Bogor Agriculture University using randomized block design with three replicates. The tested IP Pakuwon fruits were harvested in five different ways, i.e. (a) green (42 days after anthesis (daa»; (b) yellowish green (47 daa); (c) com-pletely yellow (52 daa); (d) brownish yellow (57 daa); and (e) blackish brown (62 daa). The result showed that phy-siological riped seeds occulTed when the fruits were harvested in 57 daa, where seed dry weight, germination level, growth rate, and first count germination were maximum, whilst chlorophyll and water content were low. The value of total chlorophyll was negatively related to germination level, growth rate, and first count germination.

Keywords: Physic nut, Jatropha curcas L., ripening level, physiological ripening, chlorophyll

PENDAHULUAN

Tanaman jarak pagar tergolong tanaman yang llludah tumbuh, namUll demikian hahan tanam me-l"upakan salah sall' laktor yang sangat mcncntllkan kcbcrhasilan pcngcmbangan jarak pagar. Bahan

ta-nam, baik. berupa bibit maupun benih dituntut unggul dan bermutu, tersedia dalam jumlah dan waktu yang tepal. Pel111lTlbuhan bibit yang baik di-tentukan oleh mutu bcnih yang digunakan. Bahan tanam jarak pagar dapat berasal dari setek, kllltllr jaringan, dan benih. Benih masih merupakan alat

Prosiding Lokakarya Nasional v {novasi Teknologi dan Cluster Pioneer Menuju DME Berbasis Jarak Pagar

perkembangbiakan tanaman yang utama dalam pe-ngembangan tan~man jarak pagar.

Benih yang bermutu tinggi tidak lepas dari viabilitas dan vigor yang tinggi. Salah satu faktor yang menentukan viabilitas dan vigor benih adalah saat pan en yang tepat dimana benih mencapai ma-sak fisiologi. Hasil penelitian Adikadarsih dan Har-tono (2007) menunjukkan benih jarak pagar yang berasal dari klon NTB dipanen pada saat buah ber-warn a kuning atau lebih dari 50% telah berwama kuning kehitaman atau telah berumur 45 sampai 55 hari setelah anthesis menghasilkan vigor dan daya berkecanlbah yang paling baik. Utomo (2007) me-nambahkan bahwa l11asak fisiologi buah jarak dari Pakuwon (IP-I P) tercapai mulai umur 52-57 HSA, dengan kriteria kulit buah kuning sampai kuning ke-cokelatan. Pada saat itu viabilitas yang ditunjukkan oleh daya berkecambah (DB), vigor yang ditunjuk-kan oleh kecepatan tUl11buh benih (Ked berada pa-da kondisi l11aksil11ul11, pa-dan kapa-dar air l11ulai menu-run.

Pemanenan benih pada tingkat kemasakan yang tepat (masak fisiologi) sangatlah penting un-tuk mendapatkan tingkat mutu benih yang tinggi dan daya simpan yang panjang. Pemanenan yang dianjurkan adalah pada saat vigor maksimum (daya tumbuh maksilllllm), bobot kering benih maksi-mum, penurunan kadar air benih (sampai mencapai kadar air keseimbangan), dan peningkatan perke-cambahan (Kamil, 1982). Selama ini sudah banyak tolok ukur fisiologi lIntuk mendeteksi tingkat ke-masakan benih di antaranya bobot kering benih, kadar air benih, kecepatan tumbuh, perkecambahan mencapai 50%, daya berkecambah, dan first count germination. Meskipun demikian, sebagian besar dari tolok ukur tersebllt membutuhkan waktu yang relatif lama untuk mengetahui hasilnya. Oiperlukan suatu tolok lIkllr baru yang lebih cepat dan spesifik untuk dapat mendeteksi tingkat kemasakan benih.

8eberapa pellelitian telah dilakllkan untllk mcncari illdikasi biokimia sebagai penelltll masak fisiologi paJa berbagai jenis tanaman. Kandungan klorofil pada bcnih tomat berkorelasi negatif

de-ngan daya berkecambahnya. Masak fisiologis yang dicerminkan oleh daya berkecambah mencapai maksimum pada saat kandllngan klorofil men!.'",.-pai minimum. Mutu benih sangat ditentukan oleh tingkat kemasakan benih tersebut, sehingga dapat

dikatak~njuga bahwa kandungan klorofil benihju-ga menentllkan mutu benih tersebut. Almela et ai. (1996) yang meneliti dua varietas cabai paprika Bola Roja dan Negral menunjukkan bahwa pada saat proses pemasakan terjadi perubahan komposi-si klorofil dan total karotenoid buahnya. Pada va-rietas Negral, klorofil buah hijau, setengah masak tinggi, sedangkan saat masak penuh klorofil berku-rang hanya tinggal sekitar 14%-nya, sementara pa-da varietas Bola Roja, klorofil menghilang papa-da stadia masak penuh.

Tujuan dari penelitian ini adalah untllk me-ngetahui perubahan fisiologi dan klorofil selama proses pemasakan buah dan mencari alternatif 10-10k ukur lain yang lebih cepat sebagai indikator lIn-tuk menenlIn-tukan tingkat masak fisiologi benih.

BAHAN DAN METODE

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan JlIlli Oktober 2008 di Laboratorillm Pendidikan rImu dan Teknologi Benih, Laboratorium RGCI Depar-temen Agronomi dan Hortikultura IPB dan rllmah kaca Laboratorium IImu dan Teknologi Benih, IPB, Darmaga, Bogor. Bahan yang digunakan adalah benih jarak pagar IP-I P yang berasal dari kebun in-duk jarak pagar di Pakuwon, Parungkuda Sukabll-mi, lawa Barat. Alat yang digunakan sentrifus, spektrofotometer tipe UV -1201 dan peralatan labo-ratorilll11 standar. Penelitian ini menggllnakan ran-cangan acak kelompok (RAK) dengan 5 perlakllan tingkat kemasakan berdasarkan hari setelah anthe-sis dan 3 1Ilangan. Lima tingkat kemasakan berda-sarkan HSA sebagai berikllt: (I) 42 HSA, (2) 47 HSA, (3) 52 HSA, (4) 57 HSA, dan (5) 62 HSA. Ciri secara lllorfologi pada 5 tingkat kemasakan buah ditunjllkkan pada Tabel 1.

Makalah Poster: Perubahan Fisiologi, Klorofil, Proses Pemasakan Buah, Viabilitas Benih Jarak Pagar

Tabel I, Ciri-ciri morfologi pada lima tingkat kemasakan buah jarak pagar (Utomo 2007)

Tingkat kemasakan , Ciri secara morfologi

1.42 HSA Wama kulit buah hijau tua, warna kecokelatan sudah terlihat di bagian ujung biji, sedikit lebih tua, kulit masih keras, ukurari sudah relatif sarna antara satu dengan yang lain.

2.47 HSA Warn a kulit buah hijau kekuningan, bagian tengah biji sudah berwarna kecokelatan, dan bagian ujung sudah terlihat kehitaman, kekerasan buah sedikit berkurang.

3.52 HSA Wama kulit buah kuning penuh, biji berwarna hitam mengkilat, kulit buah tidak keras, mudah dibuka dengan tangan,

4.57 HSA Warn a kulit buah kuning kecokelatan, biji berwama hitam, kulit buah tidak keras, mudah dibuka dengan tangan.

5.62 HSA Wama kulit buah cokelat tua, biji berwama hitam, kulit buah tidak keras, mudah dibuka dengan tangan.

Pemanenan buah jarak pagar IP-IP dilaku-kan di Kebun Induk Jarak Pagar Pakuwon, Suka-bumi, Jawa Barat. Duah yang diambil dari pohon yang sehat dan kuat dengan umur tanaman ± 4 ta-hun. Buah yang dipanen langsung dipisahkan me-nurut tingkat kemasakan. Selanjutnya buah dieks-traksi dengan cara manual dan dikeringanginkan pada tempat yang teduh sampai kadar air mencapai 9-10%. Benih dari hasil ekstraksi dipisahkan seca-ra fisik antaseca-ra yang bagus dan yang jelek. Benih yang tergores atau pecah kulitnya tidak digunakan dalam penelitian ini ..

Analisis kadar klorofil benih dengan metode aceton 80% dilaksanakan di Laboratorium RGCI (Research Group on Crop Improvement) Oeparte-men Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertani-an, Institut Pertanian Bogar. Analisis viabilitas dan vigor benih berdasarkan tolok ukur kadar air dan bobot kering benih dilaksanakan di Laboratorium IImu dan Teknologi Benih Fakultas Pertanian, IPB. Daya berkecambah, kecepatan tumbuh, Tso, dan first count germination (FCG), dilakukan di

ru-mah kaca Laboratorium IImu dan Teknologi Benih, IPB, Lewikopo, Bogor.

Hasil anal isis ragam pada perlakuan yang menllnjllkkan pengaruh nyata, dilanjutkan uji nilai tengah dengan menggunakan metode Duncan

A1ut-fiple Range Tes! (OMRT) pada taraf 5%. Untuk mclihat hubungan antara klorofil dengan tolok lIkur fisiologi benih dilakukan analisis regresi ko-relasi.

88

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengaruh Tingkat Kemasakan Benih

Ter-hadap Beberapa Tolok Ukur Fisiologi dan

Kiorofil

Delouche (1983) menyatakan bahwa proses kemasakan benih mencakup perubahan-perubahan morfologi dan fisiologi yang berlangsung sejak fer-tilisasi sampai bakal benih masak menjadi benih yang siap panen. Selama proses pemasakan benih, terjadi perubahan-perubahan tertentu dalam bakal benih dan bakal buah yang meliputi perubahan ukuran benih, kadar air, berat kering, dan vigor be-nih.

Peru bah an total klorofil serta fisiologi sela-ma proses pesela-masakan benih dengan tolok ukur ka-dar air, viabilitas potensial (Vp) berdasarkan tolok ukur daya berkecambah dan vigor kekuatan tum-buh (VKT) berdasarkan tolok ukur BKB,

Kcr,

Tso,

dan FCG. Hasil uji lanjut nilai total klorofil, kadar air, viabilitas potensial, dan vigor kekuatan tumbuh benih jarak pagar pada lima tingkat kemasakan da-pat dilihat pada Tabel 2.

Tabel2 menunjukkan bahwa rata-rata kadar air benih menurun seiring dengan masaknya benih. Pada tingkat kemasakan benih 42 HSA kadar air sekitar 13,21 % kemudian kadar air menllrun secara nyata sampai tingkat kemasakan benih 57 HSA de-ngan kadar air 9,50%; kadar air terus menurun ti-dak berbeda nyata sampai pada tingkat kemasakan 62 HSA dimana kadar air benih sebesar 8,68%.

Prosiding Lokakarya Nasional V [novasi Teknologi dan Cluster Pioneer Menuju DME Berbasis Jarak Pagar

Tabel2. Pengaruh tingkat kernasakan terhadap beberapa tolok ukur fisiologis dan total klorofil benihjarak pagar

Tingkat kemasakan Tolok ukur

---.-l

KA DB BKB FCG

Kcr

Tso KLR l. 42 HSA 13,21 8 57,33b 13,33b 54,67b _2,25b _2,558 _2,468 2.47 HSA 11,31·b _{77,338b 13,638b 68,00b 2,90b 2,57· 2,448} 3.52 HSA 10,60"b 72,OO"b 13,698b 66,67b 2,86b 2,56" 2,41" 4.57 HSA 9,50b _{80,00' 14,85}8 73,33· _{3,15" 2;56}8 _2,39" 5.62 HSA 8,68b _{58,67b 13,61 8b 56,00b 2,31 b 2,47}8 _2,398

Keterangan: Angka yang diikuti hurufyang sarna pada kolorn yang sarna menunjukkan tidak berbeda nyata pada tiligkat peluang 0,05 (Uji DMRT), KA

=

kadar air (%), DB

=

daya berkecarnbah (%), BKB

=

bobot kering benih (g),

KcT

=

kecepatan tumbuh (%/etmal), Tso

=

waktu untuk rnencapai 50 persen perkecarnbahan total (hari), rCG

=

first count germination (%), KLR

=

total klorofil (/-lrnol/g)

Persentase daya berkecambah berbeda nyata. Pada tingkat kemasakan benih 57 HSA (daya ber-kecambah 80%) dengan kriteria warna buah ku-ning kecokelatan, berbeda nyata dengan tingkat ke-masakan benih 42 HSA (daya berkecambah 57%) dengan kriteria warna buah hijau tua tetapi tidak berbeda nyata dengan tingkat kemasakan 47, 52, dan 62 HSA. Pada tingkat kemasakan 62 HSA ni-lai daya berkecambah cenderung menurun dan ti-dak berbeda nyata. Copeland dan McDonald (2001) menyatakan bahwa beberapa jenis benih dapat ber-kecambah hanya beberapa hari setelah pembuahan, jauh sebelum masak fisiologinya tercapai.

Walau-pun benih yang belum masak fisiologi sudah bisa berkecambah, namun vigor benihnya rendah dan kecambahnya lebih lemah dibandingkan dengan benih yang sudah mcncapai masak fisiologi.

Bobot. kering benih meningkat secara perla-han mulai tingkat kemasakan hijau tua (42 HSA) sebesar 13,33 g sampai tingkat kemasakan kuning penuh (52 HSA) tidak berbeda nyata. Pada tingkat kemasakan warna buah kuning kecokelatan (57 HSA) sebesar 13,69 g, tetapi berat kering benih mcncapai maksimum nilai yaitu 14,85 g dan berbe-da nyata dengan 42 HSA. Berat kering benih kem-bali menllrlln pada tingkat kemasakan selanjutnya (62 HSA).

Pada awalnya firsl COUI11 gerll1inClliol1 me-Ilingkat dengan pel1ambahan tingkat kemasakall, kel11udian menurlln secara perIahan pada tingkat kcmasakan 52 HSA dan mencapai lllaksimull1 pada kemasakan 57 HSA. selanjutnya nilai

FeG'menu-run kembali pada tingkat kemasakan 62 HSA. Ni-lai FCG terbesar ditunjukkan oleh tingkat kema-sakan benih 57 HSA (73,33%), hal ini mengindika-sikan kemampuan tumbuh benih tersebut di la-pangan paling tinggi bila dibandingkan dengan be-nih yang dipanen pada tingkat kemasakan lainnya. Kolasinska et al. (2000) menunjukkan bahwa per-sentase kecambah normal pada pengamatan perta-rna (first count) berhubungan lebih erat dengan ke-mampuan benih berkecambah di lapangan diban-dingkan dengan persentase kecambah pada akhir pengamatan (final count).

Kecepatan tumbuh (Kcr) yang mengindika-sikan vig~r kekuatan tumbuh (VKT) benih,

menca-pai maksimum pada tingkat kemasakan 57 HSA sebesar 3,15%/etmal. Selanjutnya mengalami pe-nurunan kembali pada tingkat kemasakan 62 HSA. Sementara pada tingkat kemasakan 42-62 HSA ni-lai

T

50 tidak berbeda nyata.

Berdasarkan tingkat kemasakan diketahui bahwa kandungan klorofil pada benih jarak pagar mellurun seiring dengan meningkatnya kemasakan, walaupun secara statistik tidak berbeda nyata. Pada tingkat kemasakan 57-62 HSA mencapai nilai mi-nimum yaitu 2,39 ',.\.Iuol/g. Klorofil dibutuhkan da-lam pembentukan benih, namlln sangat tidak diha-rapkan dalam tahap pemasakan. Tampaknya kloro-fil berhllbungan erat dengan rendahnya mutu benih khususnya daya simpannya. Mutll benih sangat di-tentukan oleh tingkat kemasakan benih, sehingga dapat dikatakan juga bahwa kalldllngan klorofil

Makalah Poster: Perubahan Fisiologi. Klorojil. Proses Pe",Q~"kan Buah. Viabilitas Benih Jarak Pagar

Hubungan Total Klorofil Benih dengan

To-10k Ukur Viabilitas Potensial dan Vigor

Be-nih

Tabel 3 menggambarkan korelasi negatif an-tara total klorofil benih jarak pagar dengan viabi-litas potensial dan vigor kekuatan tumbuh benih. Hubungan tersebut ditunjukkan dengan nilai kore-lasi (r) -0,733 pada tolok ukur daya berkecambah benih (untuk viabilitas potensial) serta -0,762 dan -0,773 pada tolok ukur

Kcr

dan FCG (untuk vigor benih). Semakin rendah nilai klorofil maka nilai DB, KCT, dan FCG semakin tinggi. Nilai koefisien

detenninasi (R2) pada tolok ukur

DB

sebesar 23,8%; Kcr sebesar 32,0%; dan FCG .sebesar 35, I 0% yang sangat nyata, sementara nilai koefisi-en determinasi (R2) untuk tolok ukur BKB dan Tso sangat kecil antara 0,03-0,96% dan tidak nyata, hal ini menunjukkan bahwa total klorofil benih jarak

pagar tidak berpengaruh nyata dengan tolok ukur BKB dan Tso.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa kan-dungan klorofil pada benih tomat berkorelasi nega-tif dengan daya berkecambahnya. Masak fisiologi

dicermin~an oleh daya berkecambah yang menca-pai maksimum pada saat kandungan klorofil men-capai minimum. Selanjutnya Ward et al. (1992) tnenambahkan bahwa kandungan klorofil benih ra-peseed (Brassisca oleraceae) menurun pada saat masak, dan laju penurunan tersebut lebih rendah bila suhu Iingkungari rendah.

Total klorofil pada benih jarak pagar sangat erat hubungannya dengan viabilitas potensial dan vigor benih terutama dengan tolok .ukur

DB,

KCT,

dan FCG, hal ini mengindikasikan bahwa total klo-rofil pada benih jarak pagar IP-I P dapat digunakan sebagai tolok ukur baru untuk mendeteksi masak fisiologis benih.

Tabel3. Hubungan total klorofil dengan viabilitas dan vigor benihjarak pagar IP-IP Tolok Ukur BKB DB Tso Kcr FCG Keterangan. R ,2 tn

**

Persamaan garis Y = 0,244 X - 2.102 Y = -0,019 X + 1.372 Y = -0,1l6 X + 1.549 Y = -0,575 X + 2.764 Y = -0,025 X + 2.838 - • 0

- Koefislen determmasl (Vo) = Tidak nyata

= Sangat nyata pada taraf 1 %.

KESIMPULAN

Masak fisiologi benih jarak pagar IP-l P dari Pakuwon tercapai pada tingkat kemasakan 57 HSA dengan kriteria warna kulit buah kuning kecoke\at-an, kulit buah tidak keras, mudah dibuka dengan tangan, dan biji bewarna hitam. Masak fisiologi . pada 57 HSA didukung dengan maksimumnya

ni-lai BKB, DB, KeT, dan FCG serta minimllmnya

ni-lai total klorofil dan persentase kadar air. Total klo-rotil benih mempunyai hubungan yang erat secara negatif dengan tolok ukur masak tisiologi lainnya yaitu daya berkecambah, kecepatan tllmbuh, dan

firsl cOllnl germination. Hal iili mengindikasikan

90

Koefisien korelasi (r) Koefisien determinasi (R2)

0, 1901n _0,031

-0,733'- 0,238

-0,311 In .0,096

-0,762-- 0,320

-0,773'- 0,351

bahwa klorofil benih dapat digunakan sebagai indi-kator masak fisiologi benihjarak pagar.

DAFTAR PUSTAKA

Adikadarsih, S. dan 10ko-Hartono. 2007. Pengaruh ke-masakan buah terhadap mutu benih jarak pagar (Jatropha cureas L.). Prosiding Lokakarya-ll Sta-tus Teknologi Tanaman larak Pagar Jatropha eur-eas L. Pusat Penelitian dan Pengembangan Perke-bunan, Bogor. Hal. 143-148.

Ahnela, L., J.A. Fernandez-Lopez, M.E. Candela, C. Egea, and M.D. Alcazar. 1996. Change in pig-ments, chlorophylase activity, and chloroplast ul-trastlUcture in ripening pepper for paprika. 1. Agric. Food. Chem. 44(7): 1704-17] 1.

Prosiding Lokakarya Nasional V fnovasi Teknologi dan Cluster Pioneer Menuju DME Berbasis Jarak Pagar

Copeland L.O. and M.B. McDonald. 2001. Principle of seed science and technology. 4th edition. Kluwer Academic Publishers, London. 467 hal.

Delouche, J.e. 1983. Seed maturation. Reference on Seed Operation for Workshop on secondary Food Crop Seed. Mississippi. p. 1-2.

Kamil, J. 1982. Teknologi benih l. Angkasa, Bandung. 227 hal.

Kolasinska, K., J. Szynner, and S. Dul. 2000. Relation-ship between laboratory seed quality tests a and field emergence of common bean seed. Crop. Sci. 40:470-475.

Utomo, B.P. 2007. Fenologi pembungaan dan pembuah-an jarak pagar (Jatropha curcas L.) [skripsi]. Fa-kultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Ward, K., R. Scarth, 1.K. Daun., and J.K. Vessey. 1992. Effects of genotype and environment on seed chlo-rophyll deg~adation during ripening in four culti-.vars of oilseed rape (Brassica napus). Can. J. Plant

Sci. 72:643-649.

DISKUSI